作為現階段全球最大的碳排放交易體系，歐盟碳市場自啟動以來，既見證了配額過剩、碳價低迷的曲折階段，同時，也經歷了近年來碳價大幅回漲的強勢回歸。自鳴鑼開市的十六年來，歐盟碳市場有力地促進了低碳技術在歐洲的發展和企業的綠色轉型。
碳交易體系在歐洲是如何發展？又如何擺脫窘境？這其中不僅涉及到碳市場參與者范圍的不斷擴大，同時，碳交易價格的發現機制，以及碳價推動減排的機理，都在歐洲碳交易的演變歷程中起到了至關重要的作用，這些經驗，對我國的碳市場建設有著一定的啟發和借鑒意義。
歐盟碳市場發展歷程回溯
歐盟碳排放交易體系(EU ETS)為目前全球最大規模的碳市場，年度總交易量在2020年占比全球碳交易量的九成，在30個國家運行(歐盟27個成員國以及歐洲經濟區內的挪威、冰島和列支敦士登三國)，并與瑞士碳市場鏈接，覆蓋歐盟年度溫室氣體排放的45%，約11000多個排放設施。
歐盟碳市場于2005年啟動，其中第一期2005-2007年為試運行階段，2008年正式開始第二期運行，2013-2020年為第三期，目前處于第四期階段。英國脫歐之后，已經于2021年退出EU ETS，實施單獨的碳交易機制。
作為總量控制交易機制(cap-and-trade), 歐盟碳市場設定溫室氣體排放上限，通過拍賣和免費分配來發放碳配額。如圖1所示，這一配額總量上限是陸續下降的。據歐盟委員會公布的官方數據顯示，在2020年，碳市場覆蓋下的電力工業和航空業的總排放量為13.8億噸，比上年下降13.3%。雖然主要原因是疫情影響經濟活動水平，但這一數值仍比2008年的21億噸的總排放量下降了35%，推動了歐盟實現2020年的氣候目標。
圖1 2008年以來歐洲碳市場分行業的年度排放量及配額總量Cap(百萬噸)
來源: Refinitiv，歐盟委員會
歐洲碳價走勢與波動分析
回顧十幾年來歐洲碳交易市場的價格走勢，在第一期試運行階段，因為配額不能延續到下一周期，所以在2007年下跌，接近零價；此后，由于受到2008-2009年金融危機的影響，歐洲企業排放量大幅下降，加之碳配額(EUA)供給嚴重過剩，碳價多年一直低迷。
2018年，歐盟正式通過了新的市場改革措施，確定將收緊配額供給并實施市場穩定儲備機制(Market Stability Reserve), 提升了市場信心，碳價大幅回漲。盡管在2020年初，因疫情爆發影響經濟活動，碳價隨之下跌，但在之后又因為歐盟強調綠色復蘇，并提升了2030年減排目標，碳價隨之再次回升。
此外，歐盟有雄心的氣候目標也吸引了新的投資者進入碳交易，碳價在2021年持續上升，于5月初突破50歐元大關，最高時達到56.9歐元/噸。目前價位保持在在53歐元/噸。（如圖2所示）
圖2 2005年以來歐洲碳市場價格走勢(EUA 12月份期貨合約，歐元每噸) 來源：Refinitiv Eikon
歐洲碳市場交易額逐年上升
歐洲碳交易產品非常豐富，包括一級市場如配額拍賣，以及二級市場如現貨期貨，碳遠期，碳掉期等多種類型的金融產品。其中，標桿產品仍然是當年12月份到期的期貨合約。這些產品目前主要在洲際交易所（ICE）以及歐洲能源交易所（EEX）進行交易。ICE的期貨交易量最大，每天平均為5000萬噸左右，而EEX則是歐盟碳配額拍賣的主要平臺，期貨交易量日均為兩百萬噸。
隨著歐洲碳價在近幾年來的大幅上漲，碳交易量和交易額也陸續上升，年年創下新高（如圖3所示）。根據路孚特全球碳市場年度報告的統計，2020年歐洲碳市場配額的各種產品總交易量為80億噸，交易總金額為2014億歐元，占到全球碳交易額的九成。這使得目前，歐洲碳市場仍保持著全球最大碳交易體系的稱號。
圖3 近四年的歐洲碳市場交易量和交易金額走勢來源：Refinitiv, ICE， EEX
碳交易參與主體日趨多元
在歐洲碳市場啟動之初，只要是符合條件的企業、機構或個人，都可以在碳市場登記開設賬戶，并按照交易所的規定開展交易活動。整體來看，碳交易的參與主體主要分為控排企業和非控排企業，同時，各個行業的碳資產管理策略又不盡相同。
其中，歐洲的電力行業自2013年起就幾乎不再有免費配額發放，需要通過拍賣或者在二級市場購入配額用于履約；同時，由于電力企業在能源交易市場本就活躍，因此，在碳交易中表現也相對活躍。從工業領域來看，工業企業因為有大量的免費配額以及歷史累積的過剩配額，在碳交易中表現并不很活躍；部分配額有缺口的工業企業，大多采用固定采購的方式來補足碳配額。在非控排企業中，又分為一般金融中介機構和基金等，其交易的重點和策略也大有不同。
根據ICE交易所公開的最新碳配額期貨持倉數據顯示，控排企業仍然占據主要的交易份額，比例為76%；各類金融機構持倉占比24%。相對于2020年同期水平，控排企業持倉略有下降，金融機構多有上升，其中又是以基金投資者的份額上升的最多——從去年的 3%上升到7%（如圖4所示）。
圖4 2020年和2021年5月底的歐洲碳市場各類型機構期貨持倉份額比較 來源：Refinitiv, ICE
此外，投資和信用機構等在碳市場成立之初就一直參加碳交易，主要作為金融中介，服務于沒有自營交易業務的中小型控排企業；而基金投資者是近兩年來，才在歐洲碳交易中逐漸活躍的新交易主體。同時，歐盟穩健的氣候政策和碳價的上漲吸引了新的金融投資者涌入碳市場，把碳配額作為規避和對沖氣候政策風險的優質資產，作為中長期資產持倉，不輕易拋售。
有雄心的氣候目標是推升碳價的根本原因
事實上，近年來歐洲碳價大幅上漲的根本原因，還是來源于歐盟有雄心的氣候目標——減排力度越高，碳配額的供給就減少，稀缺性就會增強；由此，企業更加意識到碳價成本的影響，惜售現有的過剩配額，或者因為預期未來配額短缺而提高了對配額的需求，支撐了碳價。
碳市場的配額總量，即Cap是由歐盟的總減排目標決定的。2020年9月份，歐盟委員會提出要將2030年減排目標從40%提高為至少55%，目標的明確，也提高了碳市場的減排力度和配額總供給的收緊。在現行的氣候目標要求下，碳市場2030年減排力度為43%，承擔的減排責任略高于非碳市場行業——如交通和農業部門。在歐委會發布的量化評估報告中指出，未來碳市場減排力度大約會提升到62%-65%，這也意味著配額總供給會持續下降。
圖5展示了路孚特碳研究組估算的不同氣候目標下碳市場配額總量的變化趨勢。假設在55%的減排目標下，碳市場將承擔65%的減排比例，同時考慮到立法的時間長度，預期從2025年起將每年的配額總供給調低，那么每年Cap的線性遞減參數LRF將 從40%減排目標下的2.2%上升為6.1%——即配額總供給每年下降的幅度將從0.48億噸提高到1.34億噸，配額總量大幅削減。
圖5 歐盟新舊2030氣候目標下碳市場配額總量Cap變化趨勢不同場景來源：Refinitiv, 歐盟委員會
同時，歐委會2030氣候目標量化評估中還設計了一個調整Cap的場景，即在2025年將Cap降低到實際排放量，使其更加符合排放量的實際趨勢。這些政策措施都會減少碳市場的配額總量，并支撐碳價。在歐委會即將頒布的碳市場改革方案中，也包括調整配額總量的主要參數，這些具體細節都會引起碳交易各方的關注。
碳價通過“燃料轉換”
在電力市場中推動電力行業減排
電力行業的排放量自2008年以來每年平均下降4%，雖然主要是因為政策支持下可再生能源的大力發展，但也有部分原因是碳價推動了天然氣替代煤炭發電——這一“燃料轉換”（fuel switching）降低了碳排放量。根據統計數據顯示，2020年，可再生能源發電量占到了歐盟27國發電量的近40%，天然氣發電占比25%，而煤電占比下降到了13%，遠低于2000年的占比30%。
與此同時，歐洲碳市場和電力市場的緊密結合和相互影響，使得碳價可以更好地發揮作用，推動天然氣替代煤炭發電。在經濟調度的自由電力市場中，發電機組在日前電力市場按照邊際成本高低進行排序，由邊際成本決定出清機組。因為天然氣發電的度電碳排放系數只有煤炭發電的一半，所以面對相同的碳價，氣電的碳排放成本低于煤電。在電力市場中引入碳價，就會提高燃煤和燃油等高排放機組的邊際成本，而燃氣機組的成本增加幅度相對較小。
當碳價達到一定程度時，就會使得天然氣發電更有競爭力，在電力現貨市場中替代煤電機組成為邊際出力機組，實現“燃料轉換”。由此，發電側的碳排放就會因為煤電發電小時的下降而減少，從而體現了碳價的作用。根據2020年25歐元/噸的平均碳價，用模型估算這一價位大概推動了電力減排0.5億噸二氧化碳，占到當年電力行業碳排放下降幅度的40%。
圖6展示了假設的電力市場優先次序（merit order）曲線在引入碳價前后的邊際出清機組的變化。在引入碳價之前，左圖的負荷曲線顯示，硬煤機組為邊際出清機組；而在引入碳價之后，右圖中紅色虛線部分則表示碳價推高了化石能源發電的邊際成本，可再生能源和核電機組等零排放電源不受影響。碳價作用之下，低效的煤電邊際成本會超過氣電的邊際成本；這種情況下，就會出現“燃料轉換”，即右圖中紅色箭頭所示，低效的煤電與氣電轉換了位置，氣電成為出清機組。
圖6 引入碳價前后的優先次序曲線和出清機組
來源：秦炎. 歐洲碳市場推動電力減排的作用機制分析[J]．全球能源互聯網，2021，4(1)：37-45．
碳價與“燃料轉換”價格的高度相關性
當然，一定水平的碳價是否能夠實現“燃料轉換”——使氣電更有優勢，也取決于天然氣和煤炭的價格水平。如果天然氣價格較低，比如2020年，那么較低水平的碳價就可以實現“燃料轉換”，氣電成為現貨電力市場的出清機組。相反，如果天然氣價格暴漲，比如2021年第二季度的走勢，那么就需要更高的碳價才能實現“燃料轉換”。
事實上，利用碳、煤、氣這三者之間的緊密關系實現“燃料轉化”，其實也是因為“燃料轉換”是發電側短期內最迅速且最容易實現的減排措施，因此，由煤炭和天然氣價格決定的燃料轉換價格其實就相當于 “理論碳價”, 對于市場交易碳價有一定的參考意義——市場碳價低于燃料轉換價格，那么煤電就有相對優勢，反之，則氣電有相對優勢，將更多地作為出清機組實現減排。
市場實際數據也反映了碳價和燃料轉換價格之間的高度相關性。圖7是2019年以來歐洲碳價和年度期貨的天然氣和煤炭價格計算的燃料轉換價格，同時考慮了不同效率的煤電和氣電。
從圖7中可以看出，最初碳價和36%效率煤電的燃料轉換價格大致處在相同水平（20歐元/噸），說明碳價只能對較老的煤電機組產生減排作用。而之后隨著天然氣價格不斷走低，碳價漲至較新的煤電機組的燃料轉換價格——40%甚至42%效率。這說明因為氣價下降提高了天然氣發電成本的優勢，碳配額只需要在20歐元/噸左右的價位，就可以將中等效率甚至較新的煤電機組排擠出優先次序曲線，壓低其運行小時。然而在2021年以來，由于天然氣價格飆升，超過了煤炭價格上升的幅度，所以燃料轉換價格也被氣價拉高，等于理論碳價也隨之走高，從30歐元到超過50歐元。由此可見燃料價格的變化對碳價的反饋影響。
圖7 2019年以來歐洲碳價和不同效率的燃料轉換價格走勢(年度期貨)來源：Refinitiv
展望歐洲碳價長期走勢
將漲至近百歐元
短期內，碳價和燃料轉換價格關系密切；從長期角度來看，決定碳價的主要參數仍是減排成本。電力行業的減排措施主要包括氣電替代煤電，可再生能源替代火電等。工業行業的減排措施包括能效提高，燃料替代，工藝流程技術進步和氫能以及碳捕集、利用與封存等，成本逐漸升高。與2021年對比，2030年能夠實現的減排措施主要在工業行業，而且需要借助于成本較高的綠氫或者碳捕集等技術，所需碳價成本接近一百歐元。
路孚特碳研究組根據自有的歐洲碳價模型，基于對排放量和配額總量以及交易策略等的假設和量化分析。假設條件包括：歐盟2030年55%減排目標下，碳市場承擔65%的減排義務，并考慮到法案討論和最終通過所需的時間（假設碳市場配額總量從2025年才開始修訂）。在基準情景中，碳價在近幾年保持在年均48歐元左右。隨著配額供給的收緊以及快速發展的可再生能源和全面退煤，減排責任從電力行業逐漸轉向工業部門，這就需要更昂貴的減排措施，預計到2030年，碳價將被推高至91歐元/噸。
同時，碳價的走勢受到碳市場的政策設計影響，比如市場穩定儲備機制 (Market Stability Reserve, MSR)的參數設計。這是歐盟為了應對需求側沖擊和配額過剩來穩定碳市場的機制，主要原理是歐盟每年發布截至上一年底碳市場的累積過剩配額總數，即2008年以來的配額總供給減去總的排放量。然后過剩配額總數的24%要轉存入MSR，實際操作則是在年度配額拍賣量中減去相應的數額；根據現行規定，2024年起這一比例將要降低至12%（但是目前歐盟在討論對MSR參數的修改，預計于7月中旬將有新的提案出臺）。如果假設MSR的比例保持在24%，那么就意味著配額拍賣量持續大幅削減，收緊配額供給，提升碳價。如圖8，路孚特碳模型估算碳價將陸續上升至年均超過50歐元/噸，到2030年達到100歐元/噸，這其實也是歐盟碳市場對不履約行為的罰款上限。
圖8 2021年至2030年歐盟碳價預測(2021年6月基準情景以及24%MSR情景) 來源：Refinitiv
歐洲碳交易的發展歷程對我國的啟示
我國碳市場將于2021年正式啟動，從覆蓋的排放量來看，將成為全球最大的碳市場，受到各界矚目。
歐洲碳交易市場發展十幾年以來，多經波折，通過不斷修改配額分配方法，改革市場并削減過剩配額，才使得低迷多年的碳價有所回升，并突破50歐元的高位。這個陸續演變的過程說明了機制完善的碳市場，以及明確的長期減排目標，對于保障市場參與主體的信心以及激發碳價信號有著積極的影響。
借鑒歐盟將總的長期氣候目標細分到碳市場的減排貢獻，我國需要設立逐年遞減的碳市場排放總量目標，而不是強度目標。只有確定了碳市場配額總數逐年遞減，控排企業才會更加意識到未來配額的稀缺性和碳價成本，加大減排力度。同時，歐盟市場穩定儲備機制的實施，有效收緊了配額供給并且提升了參與者信心，穩定了市場；同時也說明，市場調節機制仍然是必不可少的。英國最新建立的碳市場也設立了成本控制機制，抑制過度投機和穩定碳價。
值得注意的是，盡管歐洲碳市場推動燃料轉換和電力減排的經驗和作用值得借鑒，但也需要考慮到我國和歐洲的能源市場在電源結構上的巨大差異。
首先，在歐洲的電力現貨市場中，碳價傳導入批發電價，所以發電側并不負擔太多碳成本，這和我國目前的電價機制有所差異。
其次，我國目前仍以煤炭發電為主，天然氣發電機組在總裝機容量中不到5%，并且氣電因為成本昂貴且缺乏有力的政策支持，近年來發展受阻。
因此，與歐洲天然氣發電機組占比25%相比較，我國電源結構基本沒有單純通過碳價推動燃料轉換的潛力，需要設計具有中國特色，符合中國碳中和路徑的碳定價機制。
環保節能網熱線：029-86252006
環保公司網址：www.opemt.cn 聯系地址：陜西省西安市北關正街35號方興大廈8樓
